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第7章现代生物进化理论
第1节现代生物进化理论的由来
一、拉马克的进化学说
1、拉马克的进化学说的主要内容——用进废退、获得性遗传
(1)、生物都不是神创的,而是由更古老的生物进化来的。这对当时人们普遍信奉的神创造成一定冲击,因此具有进步意义。
(2)、生物是由低等到高等逐渐进化的。
(3)、对于生物进化的原因,他认为:一是“用进废退”的法则;二是“获得性遗传”的法则。但这些法则缺乏事实依据,大多来自于主观推测。
2、拉马克的进化学说的历史意义
二、达尔文自然选择学说
(一)、达尔文自然选择学说的主要内容
(不是过渡)繁殖——选择的基础
生物体普遍具有很强的繁殖能力,能产生很多后代,不同个体间有一定的差异。
——进化的动力、外因、条件
大量的个体由于资源空间的限制而进行生存斗争。在生存斗争中大量个体死亡,只有少数的个体生存下来。
生存斗争包括三方面:(文科生了解)
(1)生物与无机环境的斗争
(2)种内斗争
(3)种间斗争
生存斗争对某些个体的生存不利,但对物种的生存是有利的,并推动生物的进化。
——进化的内因
在生物繁殖的过程中普遍存在着遗传变异现象,生物的变异是不定向的,有的变异是有利的,有的是不利的,其中具有有利变异的个体就容易在生存斗争中获胜生存下去,反之,具有不利变异个体就容易被淘汰。
——选择的结果
适者生存,不适者被淘汰是自然选择的结果。自然选择只选择适应环境的变异类型,通过多次选择,使生物的微小有利变异通过繁殖遗产给后代,得以积累和加强,使生物更好的适应环境,逐渐产生了新类型。
所以说变异不是定向的,但自然选择是定向的,决定着进化的方向。
(二)、达尔文的自然选择学说的历史局限性和意义
意义:自然选择学说能够科学地解释生物进化原因以及生物的多样性和适应性。
不足:对遗传和变异本质,不能做出科学的解释。对生物进化的解释局限在个体水平。
第2节现代生物进化理论的主要内容
一、种群基因频率的改变与生物进化
(一)种群是生物进化的基本单位
1、种群:生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。
种群特点:种群中的个体不是机械的集合在一起,而是通过种内关系组成一个有机的整体,个体间可以彼此交配,并通过繁殖将各自的基因传递给后代。
2、基因库
3、基因频率、基因型频率及其相关计算(文科生了解)
基因频率=基因型频率=
两者联系:(1)种群中一对等位基因的频率之和等于1,基因型频率之和也等于1。
(2)一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+杂合子的频率。
(二)突变和基因重组产生进化的原材料
可遗传的变异:基因突变、染色体变异、基因重组突变包括基因突变和染色体变异
突变的有害或有利不是绝对的,取决于生物的生存环境
(三)自然选择决定生物进化的方向生物进化的实质是基因频率的改变
二、隔离与物种的形成
(一)、物种的概念
1、物种的概念:同种生物在自然状态下能够相互交配,并能产生可育后代。
地理隔离量变
2、隔离
生殖隔离质变
注:一个物种的形成必须要经过生殖隔离,但不一定经过地理隔离,如多倍体的产生。
(二)、种群与物种的区别与联系
种群
物种
概念
生活在一定区域的同种生物的全部个体
能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物
范围
较小范围内的同种生物的个体
分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成
判断标准
种群必须具备“三同”;即同一时间、同一地点、同一物种
主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代
联系
一个物种可以包括许多种群,同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,长期发展下去可成为不同亚种,进而可能形成多个新种。
三、小结
:地理隔离→阻断基因交流→不同的突变、基因重组和选择→基因频率向不同方向改变→种群基因库出现差异→差异加大→生殖隔离→新物种形成
:
⑴种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节,通过它们的综合作用,种群产生分化,最终导致新物种的形成。
⑵突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件(生殖隔离的形成标志着新物种的形成)。
⑶现代生物进化理论的基础:自然选择学说。
:生物进化是指同种生物的发展变化,时间可长可短,性状变化程度不一,任何基因频率的改变,不论其变化大小如何,都属进化的范围(量变),物种的形成必须是当基因频率的改变在突破种的界限形成生殖隔离时(质变),方可成立。
三、共同进化与生物多样性的形成
(一)、共同进化
1、概念:不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
不同物种间的共同进化
2、含义
生物与无机环境之间的相互影响和共同演变
(二)、生物多样性的形成
基因多样性
1、生物多样化的内容物种多样性
生态系统多样性
2、生物多样性形成的进化历程
(1)关键点:(文科生了解)
真核生物出现后有性生殖方式的出现,生物进化速度明显加快;
寒武纪大爆发:形成生态系统的第三极(消费者),对植物的进化产生影响;
原始两栖类的出现:生物登陆改变着环境,陆地上复杂的环境为生物的进化提供了条件。
(2)进化顺序简单复杂水生陆生低等高等异样自养
厌氧需氧无性有性单细胞多细胞细胞内消化细胞外消化
三、生物进化理论在发展
现代生物进化理论核心是自然选择学说
从亚显微结构水平到分子水平
细胞核→染色体→DNA→基因→遗传信息→mRNA→蛋白质(性状)
简要论述染色体、DNA、基因、遗传信息、遗传密码、蛋白质(性状)和生物多样性之间的关系。
染色体由DNA和蛋白质组成,是DNA的主要载体,而不是全部载体,因其还存在于真核细胞的叶绿体和线粒体,原核生物和病毒中的DNA不位于染色体上,DNA是染色体的主要组成成分。
DNA分子上具有遗传效应的、控制生物性状的片段叫基因,DNA分子也存在没有遗传效应的片段叫基因间区,DNA上有成百上千个基因。基因位于DNA分子上,也位于染色体上,并在染色体上呈线性排列,占据一定的“座位”(位点),在减数分裂和有丝分裂过程中,随染色体的移动而移动,减数分裂过程中染色体互换,同源染色体的分离,非同源染色体自由组合是基因的三个遗传规律和伴性遗传的细胞学基础。
DNA分子基因上的脱氧核苷酸的排列顺序叫遗传信息,并不是DNA分子上所有脱氧核苷酸的排列顺序叫遗传信息(基因间区不含有遗传信息),基因所在的DN***段有两条链,只有一条链携带遗传信息叫有义链,另一条配对链叫无义链,DNA双链中的一条链对某个基因来说是有义链,而对另一个基因来说,可能是无义链。
遗传密码是指在DNA的转录过程中,以DNA(基因)上一条有义链(携带遗传信息)为模板,按照碱基互补配对原则(A—U,G—C)形成的信使RNA单链上的碱基排列顺序,遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫
“密码子”,也叫“三联体密码子”,和遗传密码的含义是一致的,应当注意,20种氨基酸密码表中每个氨基酸所对应三个字母的碱基排序是指定位在信使RNA上的,并不是位于DNA或转运RNA(叫反密码子)上碱基排列顺序。
性状是指一个生物的任何可以鉴别的形态或生理特征,是遗传和环境相互作用的结果,主要由蛋白质体现出来。生物的性状受基因控制,是基因通过控制蛋白质的合成来体现的。
DNA分子中碱基的排列顺序千变万化,一个DNA分子中的一条多核苷酸链有100个四种不同的碱基,它们的可能排列方式是4100种。而事实上DNA分子中碱基数量是成千上万,其可能的排列方式几乎是无限的。DNA分子的多样性,可以从分子水平上说明生物的多样性和个体之间的差异的原因。